Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern von Holzabfällen, insbesondere zur Herstellung eines & usgangsngaterials für die Papierfabrikation. Die Herstellung von Holzstoff als Aus gangsmaterial der Zellulose-, Papier- und Pappenfa.brikation geschieht zur Zeit in der <B>11</B> egel durch Schleifen .des Holzes, das in regelmässig zugeschnittenen Stammstücken unter starkem Druck mit einem Schleifstein in Berührung gehalten wird.
Dieses Verfah ren erfordert einen unverhältnismässig hohen Arbeitsaufwand, der,dadurch bedingt ist, dass die Holzstücke in einem Arbeitsgang mit Hilfe eines immer gleich wirkenden Werk zeuges, nämilich des Schleifsteines, aus der Langform des Holzes unmittelbar in. die feine Schleifmasse übergeführt wird. Ausser dem ist die Verarbeitung von regellosen Holzabfällen auf diesem Wege praktisch nicht möglich.
Die Erfindung ermöglicht gegenüber die sem bekannten Verfahren eine. Ersparnis an mechanischer Arbeit dadurch, d.ass das Holz, bevor es auf den endgültigen Feinheitsgrad gebracht wird, eine zweckmässig in mehreren Stufen durchgeführte Vorzerkleinerung er fährt, die durch iS.palten, Brechen und'Schnei- den in einer und derselben Maschine herbei- geführt werden kann, das heisst durch Ar beitsvorgänge,
die einen erheblich geringeren Energieaufwand erfordern .als ,das bisher üb liche 'Schleifen. Ausserdem bietet das Ver fahren und,die Vorrichtung ,den wesentlichen Vorteil, dass die in der Industrie anfallenden regellosen Holzabfälle zu einem wertvollen F aserstoff verarbeitet werden können, was in den bisher bekannten Vorbereitungsmaschinen nicht möglich war.
Die Vorrichtung zur Ausführung ,des Ver fahrens gemäss der Erfindungbesteht in einer Art Brechmühle, die vorzugsweise mit einem zyli:ldrisch gestalteten, auf der Innenseite mit schräglaufenden schneidenartigen Rippen versehenen Gehäuse und einem in diesem ver- h ältnismässig langsam umlaufenden, ebenfalls mit schneidenartigen Längsrippen besetzten Drehkörper ausgerüstet ist, der sich vorzugs weise nach dem Eintragsende zu .zunächst schwach,
kegelförmig und dann in verhäRnis- mä.ssig steilem Winkel zur Drehachse ver jüngt. wobei .die Rippen des Drehkörpers mit denen des Gehäuses zusammenwirken, um .die Zerkleinerung des Holzes herbeizuführen. Dabei kann eine der Rippen .oder ein zweck entsprechend ausgebildeter anderer Konstruk tionsteil .des Drehkörpers über den nach dem Eintragende zu sich stark verjüngenden Teil des Drehkörpers vorragen.
Mit Hilfe dieser Vorrichtung erfolgt zu nächst die Umwandlung,des groben unregel mässig gestalteten Holzes in ein Zwischen produkt von einigermassen gleichförmiger Be schaffenheit, das dann in einer zweiten zer- kieinerungsvorrichtung, die unmittelbar mit .der beschriebenen zusammengebaut sein kann und zweckmässig ähnlich wie diese, aber in Richtung der Drehachse erheblich kürzer ge baut und mit feiner unterteilten Zerkleine rungsorganen ausgerüstet ist, weiter zerklei nert werden kann, worauf die Überführung in das endgültige Produkt in einer .besonderen Maschine in bekannter Weise durch Mahlen oder Schleifen erfolgen kann,
sofern dieses Endprodukt nicht bereits im Laufe der bis- lierigen Zerkleinerung erzielt wurde.
In den Zeichnungen sind zwei zur Durch führung des Verfahrens gemäss der Erfin dung ,geeignete Zerkleinerungsvorrichtungen beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. 1 eine stehende Ausführungsform in einem senkrechten Axialachnitt, Fig. 2 in wagrechtem Schnitt nach Linie 11-II der Fig. 1, während Fig. 3 eine :
Seitenansicht mit teilweisem Schnitt des obern Teils der Vorrichtung in einer gegenüber der Darstellung der Fig. 1 um 90 Grad verdrehten Lage d.arstelllt; Fig.4 ist ein senkrechter Axialschnitt durch eine Ausführung der Vorrichtung mit liegender Drehachse; Die Fig. 5 bis 8 veranschaulichen Aus führungsformen der Zerkleinerungsorgane der N.achzerkleinerungszone in grösserem Massstabe.
Die Fig. 1 bis .3 zeigen also eine der mög lichen Ausführungen für vertikale und Fig. 4 für horizontale Lagerung der Welle.
Die Zerkleinerungsvorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 umfasst im wesentlichen zwei Hauptteile: Das im dargestellten Falle .als senkrecht stehender Hohlzylinder ausgebil dete Gehäuse 1 und den innerhalb dieses Ge häuses um eine senkrechte Achse umlaufen- ,den, auf einer Welle 2 sitzenden Drehkörper 3. Die Wolle 2 ruht mit ihrem untern Ende in einem @Spurlager 4, das in einer Durch brechung 6 des das Gehäuse tragenden Grundrahmens 7 .angeordnet ist und sich mit Hilfe von Armen 5 auf diesem abstützt.
Oben ist -die Welle 2 in einem das obere offene Ende des Gehäuses 1 überbrückenden Armstern 8 gelagert. Das Gehäuse 1 ist .auf .der Innenseite mit schräg, das heisst schrau- ibenförmig verlaufenden Widerlager-Leisten oder -Rippen 9 versehen.
Diese Rippen, die an ihren innern Rändern scharfkantig aus- g <B>"</B> bildet sein können, sind im dargestellt-en <I>e</I> Falle nicht unmittelbar am Gehäuse 1 ange bracht, sond-eim an besonderen Einsatzstücken 1b in Gestalt von Hohlzylinderabs.chnitten. Dadurch wird ein bequemes Auswechseln von etwa stumpf oder schadhaft gewor denen Widerlagerrippen ermöglicht Die Rip pen können aber mit dem Gehäuse. auch aus einem Stück bestehen.
In jedem Fall wird als Material zweckmässig Stahlguss verwendet.
Der Drehkörper 3 trat im ,alpgemeinen die Gestalt einer (Glocke, deren äussere Mantel fläche einen sich nach oben schwach verjün genden Kegelstumpf bildet, dessen Grund fläche einen Kreis darstellt, der sich ziemlich dicht an den durch die Innenflächen der Rip pen 9 gegebenen Zylinder anschmiegt. Es ent steht :dadurch zwischen dem Drehkörper 3 und dein Gehäuse 1 bezw. dessen Rippen 9 ein nach oben allmählich an radialer Tiefe zunehmender Ringspalt, der in seinem obern Teil sich ziemlich plötzlich erheblich erwei tert.
Der Drehkörper 3 ist mit Rippen 10 be setzt, von denen in dem der Darstellung zu Grunde gelegten Falle acht Stück gleich mässig über den Umfang verteilt vorhanden sind. Die Rippen 10 können mit dem Dreh körper zusammen ebenfalls aus einem einheit lichen Stahlgussstück bestehen. Im. darge stellten Falle sind sie aber an besonderen Einsatzstücken 10b in Form von Hohlkegel stümpfen angebracht, die mit dem Drehkör per 3 auswechselbar verbunden sind. Die Rippen 10 gehen von einem Ende des Dreh körpers bis zum andern ununterbrochen durch und die Zwischenräume zwischen .den Rippen sind grösser als ihre Breite.
Die radialen<B>Ab-</B> messungen der Rippen 10 wechseln in der \Veise, dass etwa bis zur ha'l'ben Höhe des Gehäuses 1 die Aussenflächen der Rippen .bezw. ihre in,der Drehrichtung vorn liegen den ganten in der ,durch die wirksamen Innenkanten der Widerlagerleisten 9 gege benen Zylinderfläche liegen, während die Kanten der Rippen 10 weiter nach oben zu von dieser Zylinderfläche nach innen zurück treten, und zwar zunächst nur in geringem Masse,
weiter oben aber im Bereich des Über- ganges der Mantelfläche des Drehkörpers in den flachen Kegel in stärkerem Masse, derart, dass die Rippen 10 in der Nähe -des Naben teils 1.2 des Drehkörpers 3 in diesen über- t;ehen.
Auf diese Weise entstehen drei verschie dene Arbeitszonen, nämlich die obere Zone 13, die sich in der Höhenrichtung etwa von der Oberseite des Drehkörpers 3 bis zum obern Rande des Gehäuses 1 und in radialer Richtung von der Innenwandung des Ge häuses bis -zur N.aibe 12 bezw. bis zur Welle des Drehkörpers 3 erstreckt; eine zweite Zone 14, die einen sich etwa bis zur halben Höhe des Gehäuses allmählich kegelförmig verjüngenden Ringspalt bildet;
und eine dritte Zone 15, in .der die Rippen 10 des Drehkörpers sich an die Rippendes Gehäuses im wesentlichen unmittelbar anschmiegen. Jede der drei Zonen ,nimmt ungefähr ein Drittel der Höhe des Gehäuses 1 ein.
Eine der Rippen -des Drehkörpers 3, in .der Darstellung nach Fig. 1 die am weitesten rechts befindliche 16, ist von den übrigen ab weichend ausgebildet, insofern als einmal ihre Arbeitskante von unten nach oben im wesentlichen in einer Zylinderfläche liegend durchgeführt ist und sie anderseits mit ihrem obern Ende im wesentlichen bis an den obern Rand des Gehäuses 1 reicht. Dadurch wird innerhalb der Zone 13 eine diese im Quer schnitt fast ausfüllende Mitnehmerfläche ge schaffen.
Auf dem obern Ende des Gehäuses 1 ist ein Aufsatzstück 17 befestigt, das den Ein wurftrichter für das zu verarbeitende Mate rial bildet und.das Armkreuz 8 für .das obere Lager der Welle 2 trägt. Oberhalb :des Lagers springt von der Innenseite des Aufsatz stückes 17 in wagrechter Ebene eins Art Bock 18 vor, der ein Widerlager für eine weiter unten zu beschreibende Brecheinrich- tung bildet.
Die in Richtung der Drehung ,des Körpers 3 vorn liegende Kante 19 dieses Widerlagers, die im wesentlichen radial ver läuft, liegt hinter der rückwärtigen (im Drehsinne gerechnet) gante 20 des dem Widerlager am nächsten liegenden Armes des :Sternes 8 etwa um das Mass der Stärke, der in der Maschine üblicherweise zu verar beitenden Bretter oder sonstigen Holzstücke zurück.
Der betreffende Abstand kann,da- durch, dass man; den Bock 1.8 in der Um fangsrichtung verstellt, der iStärke der je weils zu verarbeitenden Holzdicke angepasst werden.
Der untere Teildes Glockenkörpers 3 ist mittelst ;Schrauben 21 mit einem Radkörper 22 verbunden, mit dessen Umfangsteil 23 ein Kegelzahnkranz 24 verkeilt ist. Mit diesem Zahnkranz steht ein Kegelrad; <B>216</B> in Ein griff, das :auf einer mit der (nicht dargestell ten) Kraftquelle in Verbindung stehenden Antriebswelle 26 sitzt.
An den untern Teil des Glockenkörpers 3 schliesst sich bei 27 ein Ring 2'8 von ver hältnismässig kurzer axialer Breite an. Die ser Ring ist :aussen mit Rippen '29 besetzt, die zweckmässig schräg zur Erzeugenden der betreffenden Zylinderfläche verlaufen und mit sähneidenartig ausgebildeten, zweck mässig ebenfalls schräg gestellten Wider lagerrippen.oder -Leisten 30 des umgebenden Gehäuseteils 31 zusammenwirken.
Die Wi- derlagerrippen 30 sind entsprechend den Rippen 5 des Gehäuses ausgebildet, aber ebenso wie die Rippen 29 in grösserer An zahl vorhanden. Die wirksamen Kanten :ler Rippen 29 schmiegen sich der durch die Schneidkanten der Widerlagerleisten 30 ge gebenen Zylinderfläche an. Der Teil 31 be steht zweckmässig aus einzelnen auswechsel baren Sektoren. Die zuletzt beschriebene Vorrichtung dient zur Nach- oder Feinzer kleinerung, sie kann auch unabhängig von ,der Vorzerkleinerungseinrichtung angeord net sein.
Um die Nachzerkleiuerungseinrich- tung auf verschiedenen Feinheitsgrad ein stellen zu können, sind ihre die Zerkleine rungsorgane 29, 30 tragenden Ringkörper bezw. .Sektoren zweckmässig leicht lösbar ein gerichtet, so .dass sie ohne :
Schwierigkeit gegen entsprechende Körper mit anders artigen Zerkleinerungsorganen ausgewechselt werden können. (Statt der beschriebenen schneidenartigen Organe können zur Fein zerkleinerung unter Umständen auch schlei fend oder raspelnd wirkende Organe benutzt werden.
Derartige mit Raspelzähnen ver sehene auswechselbare Sektoren sind bei spielsweise in den Fig. 5 bis 8 veranschau licht, und zwar zeigen die Fig. 7 und 8 in Aufsicht bezw. Querschnitt ein Bruchstück eines iSektors, wie er als Teil eines Ringkör pers 31 der Ausführungsform nach Fig. 1 Verwendung finden kann, während ,die Eg. 5 und 6 in .derselben Darstellungsweise ein Sektorstück veranschaulichen,
das für die Feinzerkleinerungseinrichtung I einer weiter unten zu beschreibenden Ausführungsform der Zerkleinerungsmaschine bestimmt ist. Iri beiden Fällen sind die Sektorkörper mit 31a bezw. 31b, -die Raspelzähne mit 30a bezw. 30b bezeichnet.
Erfolgt, wie bei den durch .die Fig. 1 bis -1 veransch-auliohten Ausführungsformen die Feinzerkleinerung und die Vorzerkieinerung in einer Maschine, so ist darauf Rücksicht zu nehmen, dass wegen .der Volumenzunahme des Arbeitsmaterials bei fortschreitender Zer kleinerung grössere Durchtrittsräume nötig werden. Diese grösseren Räume lassen sich durch Vergrösserung des Durchmessers des bezw. der Rotationskörper erzielen.
Man er reicht dadurch gleichzeitig die für die Fein zerkleinerung zweckmässige grössere Um fangsgeschwindigkeit der Zerkleinerungs organe. Eine entsprechend gebaute Maschine ist in Fig. 4 beispielsweise dargestellt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass man ,die Umfangsgeschwindigkeit der die Fein zerkleinerung bewirkenden Schneidorgane, die dann unabhängig drehbar anzuordnen wä ren, durch besonderen Antrieb gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit der Schneid kanten des Drehkörpers 3 erhöht.
Die Ausführung der Maschine nach Fig. 4 unterscheidet sich von der oben beschrie benen, abgesehen von der bereits erwähnten erheblichen Differenz in den Durchmessern der wirksamen Teile der Vorzerkleinerungs- einrichtung einerseits und der Nachzerklei- nerungseinrichtung anderseits, hauptsächlich dadurch, da.ss hier die den glockenförmigen Drehkörper 3a tragende Welle 2.a wagreeht gelagert und mit der Antriebswelle 26a un mittelbar gekuppelt ist.
Die Wirkungsweise der Maschine nach Fig. 1 bis 3 ist folgende: Das in der Holzindustrie in regellosen iStücken abfallende Abfallholz wird oben durch den trichterartigen Aufsatz 17 in das Gehäuse l eingeworfen.
Die kleineren Stücke fallen gleich in den Ringspalt 14 und werden hier durch Zusammenwirkung der Rippen 10 des Drehkörpers 3 mit den Wider lagerleisten 9 des Gehäuses .durch ;Schnei den, Scheren, Brechen, Quetschen und Scha ben so weit zerkleinert, dass sie eine verhält nismässig gleichförmige Masse bilden, die längs .der schraubenförmig verlaufenden Lei sten 9 allmählich nach unten befördert und in der Nachzerkleinerungseinrichtung zwi schen den Schneidorganen 29, 30 weiter zer kleinert wird. Die stärkeren Holzstücke bleiben zu nächst in der Zone 13 auf dem :Schulterfeil des Drehkörpers 3 liegen.
Sie werden in der Hauptsache durch -die nach oben vorsprin gende Rippe 16 mitgenommen und durch diese Rippe gegen die Widerlagerleisten 9 gedrückt. Je nach Form und Beschaf fenheit !des Holzstückes und der Lage, die .das Holzstück zwischen :dem betreffenden Widerlager und,der Rippe 1,6 einnimmt, ist die Art der Zerkleinerungswirkung verschie den. Handelt es sich beispielsweise um einen Holzknüppel, der sieh mit seiner Längsseite gegen ein Widerlager legt, so findet in der Regel ein glattes Abscheren statt.
Die Teilstücke rutschen dann weiter in den kegelförmigen Spalt 14 und werden hier ohne Schwierigkeit weiter aufgeteilt. Legt sich ein Holzknüppel in End- zu End lage gegen ein Widerlager, so wirkt :die Rippe 16 spaltend, und .die weitere Behand lung der Teilstücke ist dieselbe wie im vor beschriebenen Falle. In entsprechender Weise erfolgt die ,Zerkleinerung der gröberen Holzstücke im obern Teil der Maschine bei andern Lagen.
In jedem Falle bewältigt die Maschine vermöge der Anordnung der nach oben in den Raum 13 vorstehenden Rippe 16 auch die schwierigst zu behandelnden Stücke.. ohne dass ein Verstopfen der Zerkleinerungs vorrichtung eintritt. Was die Rippe 16 nicht zerspaltet oder zerschneidet, wird durch Brechen, Quetschen und Abscheren so weit vorzerkleinert, dass es in den nach unten ver jüngt zulaufendn Ringspalt 14 eintreten kann und hier der weiteren Zerkleinerung zugeführt wird.
Statt, wie im dargestellten Fall, nur eine in die Zone 13 vorspringende Rippe nach Art der mit 1r) bezeichneten vor zusehen, können auch je nach der Grösse der Vorrichtung mehrere der Rippen 10 entspre chend nach oben verlängert werden.
Kommen Holzstücke von verhältnismässig grosser Längenausdehnung wie die in Säge mühlen beim !Schneiden von Brettern abfal lenden Säurrilinge (Randstücke) und Schwar- ten zur Verarbeitung, so findet zweckmässig ein Varbrechen mit Hilfe des Widerlagers 18 statt.
Die betreffenden Holzstücke wer den in der aus Fig.l und 2 ersichtlichen Weise zwischen dem Widerla.ger 18 und,dem betreffenden Arme des Lagersternes 8 so weit in ,die Maschine eingeführt, bis sie auf .den Drehkörper 3 aufstossen, so dnss sie beim Umlaufen :
des letzteren von der nach oben vorstehenden Rippe 16 erfasst und auf eine dem Abstande der untern Kante des 'Stern armes von dem Drehkörper entsprechende Länge albgebrochen werden. Die abgebroche nen :Stücke werden dann ohne weiteres von den Rippen des Drehkörpers mitgenommen und der normalen Zerkleinerung zugeführt. Das obere Widerlager 1':8 verhindert das Um kippen des eingeschobenen Holzstückes unter der Wirkung des von :der Rippe 16 auf sein unteres Ende ausgeübten Druckes.
Nach dem Abbrechendes untern Endes rutscht das Holz stück unter der Wirkung des Eigengewichtes bezw. des Nachschubes seitens des die Na sohinen bedienenden Arbeiters um ein ent sprechendes Stück tiefer, so dass das nach unten über das ,durch :den :Sternarm 8 ge bildete Widerlager vorstehende Ende wieder von der Rippe 16 erfasst und abgebrochen wird. Diese Einrichtung macht die Anord- nung besonderer Hilfsmaschinen zur Vorver arbeitung (Zurechtsägen) der regellosen Holzabfälle Überflüssig.
Die Wirkungsweise der in Fig.4 :darge stellten Maschine ist abgesehen von :den durch die wageechte Lage der Welle 2 bedingten Unterschieden im wesentlichen dieselbe wie die vorbeschriebene. Hier wird das Abfall holz in den Trichter 17a geworfen. Die För derung nach der Feinzerkleinerungszone zu wird statt durch die Schwerkraft hauptsäch lich durch die Zentrifugalwirkung bewirkt.
Die Feinzerkleinerungseinrichtung unter scheidet sich von der .oben beschriebenen hauptsächlich dadurch, dass die zusammen wirkenden Zerkleinerungsorgane im wesent lichen in zur Drehachse mehr :oder weniger rechtwinkligen Flächen liegen. Das Aus trittsende der Nachzerkleinerungszone bil det einen in senkrechter Ebene liegenden P,ingspalt, der von dem betreffenden Teile des Gehäuses ja in einem gewissen Abstande umgeben ist.
Gegen diesen Gehäuseteil wird das die Feinzerkleinerungszone verlassende Arbeitsgut geschleudert; es fällt dann .durch eine untere Öffnung 6a aus dem Gehäuse heraus..
Unter Umständen ist es zweckmässig, bei gewissen Hölzern und Feinheitsgraden das Verfahren unter Zusatz von Wasser durch zuführen.
Abgesehen von .der Möglichkeit :der Her stellung einer Holzfasermasse, die als Aus gangsprodukt für viele Zwecke der Technik benötigt wird, Ermöglicht .das beschriebene Verfahren die wirtschaftliche Verwertung aller Art in der Holzindustrie entstehender Abfälle"diebisher aus Mangel an ;geeigneten Verwendungsmöglichkeiten verfeuert werden mussten, was übrigens auch noch erhebliche Schwierigkeiten machte.
Diese 'Schwierig keiten bei ,der Verfeuerung ,der Abfälle er gaben sich aus ihrer Regellosigkeit und Sperrigkeit, der teueren Zurichtung zur Handbeschickung der Feuerungen und der schlechten Ausnutzung der Rostfläche, sowie des Wärmeinhaltes des Holzes.
Die .durch das beschriebene Verfahren aus regellosen Holzabfällen gewonnene Holz fasermasse kann auch als Ausgangsmaterial für die Kunststein- bezw. Kunstholzfabrika- tion dienen.
'Sie kann auch zu Heizzwecken verwendet werden, wobei sich gegenüber der Verfeuerung von unzerkleinerten Holzab fällen der Vorteil einer besseren Ausnutzung der Rostfläche des Kessels und somit eine er hebliche Brennstoffersparnis bezw. Lei stungssteigerung der vorhandenen Dampf anlage ergibt, ferner eine Verbilligung der Transportkosten durch ,die Möglichkeit auto matischer Beschickung und automatischer Weiterleitung des zerkleinerten Materials, Verminderung der Feuersgefahr in ,
den Be trieben durch kontinuierliches Fortschaffen der Abfälle, grosse Raumersparnis und Rein lichkeit, sowie Übersichtlichkeit der Betriebe.